CN102624057A - 光伏发电系统的光伏电池控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光伏发电系统的光伏电池控制装置,属于光伏发电领域。该光伏电池控制装置包括串联的n个光伏电池,其特征在于:还包括n-1个转换器且该n个光伏电池中每相邻的两个串联光伏电池构成一个光伏电池组,每一光伏电池组均连接一个转换器。本发明通过控制转换器的第一可控开关或者第二可控开关的工作状态保证被遮蔽的光伏电池不是作为负载消耗功率,而是输出功率,由此不仅保护了被遮蔽的光伏电池,而且提高了光伏发电系统在局部遮荫情况下的发电效率,此外,通过调节可控开关的驱动信号的占空比可以保证光伏电池组中被遮蔽的光伏电池输出电能的同时,未被遮蔽的光伏电池输出的功率为最大输出功率,从而进一步提高了光伏发电系统的发电效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种光伏发电系统,尤其是一种光伏发电系统的光伏电池控制装置。
背景技术
目前,光伏发电系统面临的最大困难就是如何在环境温度、光照强度连续不变的情况下最大限度地利用光能。在光照均匀,光伏电池板没有被遮蔽的情况下,光伏发电系统的性能在很大程度上取决于环境因素。然而,在光照不均匀,光伏电池板被遮蔽的情况下,被遮蔽的光伏电池会出现热斑效应,即不再作为电源向外输出功率,而是成为负载消耗其他未被遮蔽的光伏电池产生的功率,此时系统的发电效率会急剧下降,严重时被遮蔽的光伏电池会由于过热而烧毁,从而使系统可靠性降低。
为了解决上述问题,通常采用在每一光伏电池的两端并联一个旁路二极管,当光伏电池未被遮蔽时该光伏电池正常工作,旁路二级管不导通;当光伏电池被遮蔽时,光伏电池两端电压的极性会与正常工作时相反,旁路二极管导通,从而保护该光伏电池,防止被遮蔽的光伏电池由于过热而烧毁。这种方法虽然可以保护被遮蔽的光伏电池,但仍然存在光伏发电系统在遮光情况下发电效率大幅下降的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一光伏发电系统的光伏电池控制装置,不仅避免了被遮蔽的光伏电池由于过热而烧毁,保护了被遮蔽的光伏电池,而且提高了光伏发电系统在局部遮荫情况下的发电效率。
为了实现上述目的,本发明提供了一种光伏发电系统的光伏电池控制装置,包括串联的n个光伏电池,其特征在于:还包括n-1个转换器且该n个光伏电池中每相邻的两个串联光伏电池构成一个光伏电池组,每一光伏电池组均连接一个转换器;
每一转换器均包括第一可控开关、第二可控开关、第一二极管(D1)、第二二极管(D2)、第一电感(L1)、第二电感(L2)和电容(Cn),其中每一光伏电池组中第一光伏电池的自由端通过第一电感(L1)连接该第一可控开关的第一端,第二光伏电池的自由端通过第二电感(L2)连接该第二可控开关的第二端,该第一光伏电池与第二光伏电池的串联节点分别连接第一可控开关的第二端、第二可控开关的第一端,且该第一可控开关的第二端连接该第二可控开关的第一端,第一可控开关的第一端通过电容(Cn)连接第二可控开关的第二端;
所述第一二极管(D1)的正极连接该第一可控开关的第二端且负极连接该第一可控开关的第一端,所述第二二极管(D2)的正极连接该第二可控开关的第二端且负极连接该第二可控开关的第一端;
所述第一可控开关的控制端用于接收第一驱动信号,从而控制该第一可控开关的工作状态,且所述第二可控开关的控制端用于接收第二驱动信号,从而控制第二可控开关的工作状态。
所述转换器中该第一可控开关选用第一MOSFET管(S1)且该第二可控开关选用第二MOSFET管(S2),其中每一光伏电池组中第一光伏电池的自由端通过第一电感(L1)连接该第一MOSFET管(S1)的漏极,第二光伏电池的自由端通过第二电感(L2)连接该第二MOSFET管(S2)的源极,该第一光伏电池与第二光伏电池的串联节点分别连接第一MOSFET管(S1)的源极、第二MOSFET管(S2)的漏极,且该第一MOSFET管(S1)的源极连接该第二MOSFET管(S2)的漏极,第一MOSFET管(S1)的漏极通过电容(Cn)连接第二MOSFET管(S2)的源极;
所述第一二极管(D1)的正极连接该第一MOSFET管(S1)的源极且负极连接该第一MOSFET管(S1)的漏极,所述第二二极管(D2)的正极连接该第二MOSFET管(S2)的源极且负极连接该第二MOSFET管(S2)的漏极;
所述第一MOSFET管(S1)的栅极用于接收第一驱动信号,从而控制该第一MOSFET管(S1)的工作状态,且所述第二MOSFET管(S2)的栅极用于接收第二驱动信号,从而控制第一MOSFET管(S1)、第二MOSFET管(S2)的工作状态。
该转换器还包括第一滤波电容(C1)和第二滤波电容(C2),其中该第一滤波电容(C1)连接在光伏电池组中第一光伏电池的两端且该第二滤波电容(C2)连接在光伏电池组中第二光伏电池的两端。
当该第二光伏电池被遮蔽时控制第一可控开关以一定占空比工作,此时一部分电能从第一光伏电池流向第二光伏电池;
当该第一光伏电池被遮蔽时控制第二可控开关以一定占空比工作,此时一部分电能从第二光伏电池流向第一光伏电池。
由此保证光伏电池组中被遮蔽的光伏电池输出电能的同时,未被遮蔽的光伏电池输出的功率为最大输出功率。
综上所述,由于采用了上述技术方案,本发明的有益效果是:
1、本发明采用转换器代替了传统的旁路二极管,转换器包括第一可控开关、第二可控开关、第一二极管、第二二极管、第一电感、第二电感和电容,通过控制第一可控开关或者第二可控开关的工作状态不仅避免了被遮蔽的光伏电池由于过热而烧毁,保护了被遮蔽的光伏电池,而且使得被遮蔽的光伏电池不是作为负载消耗功率,而是输出功率,由此提高了光伏发电系统在局部遮荫情况下的发电效率;
2、转换器还包括第一滤波电容和第二滤波电容,分别用于对光伏电池组中的第一光伏电池、第二光伏电池的输出电压进行滤波处理;
3、在光伏电池组中第二光伏电池被遮蔽时控制第一可控开关导通,且在光伏电池组中第一光伏电池被遮蔽时控制第二可控开关导通,通过此种操作可以保证被遮蔽的光伏电池能对应地输出功率;
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明,其中:
图1是本发明中单个光伏电池组的控制电路图;
图2是本发明的第一实施例中单个光伏电池组的控制电路图;
图3是本发明的第一实施例中单个光伏电池组中第二光伏电池被遮蔽时的等效电路图;
图4是本发明的第一实施例中单个光伏电池组中第一光伏电池被遮蔽时的等效电路图;
图5是本发明的第二实施例中两个光伏电池组的控制电路图。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征,或公开的所有方法或过程中的步骤,除了互相排斥的特征和/或步骤以外,均可以以任何方式组合。
本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征,除非特别叙述,均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即,除非特别叙述,每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
该光伏发电系统的光伏电池控制装置包括串联的n个光伏电池、n-1个转换器,其中将该n个光伏电池中每相邻的两个串联光伏电池划分成一个光伏电池组,且每一光伏电池组均对应连接一个转换器。应注意的是:n个光伏电池中可以划分成n-1个光伏电池组,且同一光伏电池可能从属于不同的光伏电池组。
如图1所示,本发明中每一转换器由第一可控开关、第二可控开关、第一电感L1、第二电感L2、第一二极管D1、第二二极管D2、第一滤波电容C1、第二滤波电容C2和电容Cn,其中每一光伏电池组中第一光伏电池的自由端通过第一电感L1连接该第一可控开关的第一端,第二光伏电池的自由端通过第二电感L2连接该第二可控开关的第二端,该第一光伏电池与第二光伏电池的串联节点分别连接第一可控开关的第二端、第二可控开关的第一端,且该第一可控开关的第二端连接该第二可控开关的第一端,第一可控开关的第一端通过电容Cn连接第二可控开关的第二端;第一二极管D1的正极连接该第一可控开关的第二端且负极连接该第一可控开关的第一端,所述第二二极管D2的正极连接该第二可控开关的第二端且负极连接该第二可控开关的第一端;该第一滤波电容C1连接在光伏电池组中第一光伏电池的两端且该第二滤波电容C2连接在光伏电池组中第二光伏电池的两端;该第一可控开关的控制端用于接收第一驱动信号,从而控制该第一可控开关的工作状态(即控制第一可控开关的第一端与第二端的导通或者断开),且所述第二可控开关的控制端用于接收第二驱动信号,从而控制第二可控开关的工作状态(即控制第二可控开关的第一端与第二端的导通或者断开)。
在本发明的第一实施例中可控开关选用MOSFET管,如图2所示,该第一可控开关为第一MOSFET管S1且第二可控开关为第二MOSFET管S2,其中每一光伏电池组中第一光伏电池的自由端通过第一电感L1连接该第一MOSFET管S1的漏极,第二光伏电池的自由端通过第二电感L2连接该第二MOSFET管S2的源极,该第一光伏电池与第二光伏电池的串联节点分别连接第一MOSFET管S1的源极、第二MOSFET管S2的漏极,且该第一MOSFET管S1的源极连接该第二MOSFET管S2的漏极,第一MOSFET管S1的漏极通过电容Cn连接第二MOSFET管S2的源极;第一二极管D1的正极连接该第一MOSFET管S1的源极且负极连接该第一MOSFET管S1的漏极,第二二极管D2的正极连接该第二MOSFET管S2的源极且负极连接该第二MOSFET管S2的漏极;第一MOSFET管S1的栅极用于接收第一驱动信号,从而控制该第一MOSFET管S1的工作状态,且所述第二MOSFET管S2的栅极用于接收第二驱动信号,从而控制第一MOSFET管S1、第二MOSFET管S2的工作状态。应注意的是:除了第一实施例中的MOSFET管,该可控开关还可以选用IGBT、三极管等其他开关器件。
本发明的第一实施例中在光照均匀时该转换器处于空闲模式,两个MOSFET管均断开。在光照不均匀时:如果第二光伏电池被遮蔽,则控制第一MOSFET管S1以一定占空比工作,此时的等效电路如图3所示,一部分电能从第一光伏电池流向第二光伏电池;如果第一光伏电池被遮蔽,则控制第二MOSFET管S2以一定占空比工作,此时的等效电路如图4所示,一部分电能从第二光伏电池流向第一光伏电池,由此可见光伏电池在被遮蔽时仍然输出电能,因此本发明不仅避免了被遮蔽的光伏电池由于过热而烧毁,保护了被遮蔽的光伏电池,而且提高了光伏发电系统在局部遮荫情况下的发电效率。
此外,为了进一步提高光伏发电系统的发电效率,则希望光伏电池组中未被遮蔽的光伏电池工作在最大功率点,但是此时光伏电池组中被遮蔽的光伏电池可能在负压下工作,仍然在消耗功率。
在本发明的第一实施例中当第二光伏电池被遮蔽时如图3所示,设定第一驱动信号的占空比为,则该占空比表示为=,其中为第一MOSFET管S1导通的时间,为第一驱动信号的脉冲周期,并且设定通过电容Cn的电压是常量且第一电感L1、第二电感L2的电流为连续的,则第一电感L1上电压在第一驱动信号的脉冲周期内的积分值为0,表达式为:
同理,在本发明的第一实施例中当第一光伏电池被遮蔽时如图4所示,设定该第二驱动信号的占空比为=,其中为第二MOSFET管(S2)导通的时间,为第二驱动信号的脉冲周期,则可以获得第一光伏电池的输出电压与第二光伏电池的输出电压的比值为,且第一光伏电池的输出电流与第二光伏电池的输出电流的比值为。
综上所述,在该第二光伏电池被遮蔽时,通过调节第一驱动信号的占空比可以调节第二光伏电池的输出电压与第一光伏电池的输出电压的比值为,以及第二光伏电池的输出电流与第一光伏电池的输出电流的比值为;在第一光伏电池被遮蔽时,通过调节第二驱动信号的占空比可以调节第一光伏电池的输出电压与第二光伏电池的输出电压的比值为,以及第一光伏电池的输出电流与第二光伏电池的输出电流的比值为;由此可以保证光伏电池组中被遮蔽的光伏电池输出电能的同时,调节未被遮蔽的光伏电池的输出功率为最大输出功率,从而进一步提高了光伏发电系统的发电效率。
在本发明的第二实施例中,以三个串联的光伏电池为例,如图5所示,光伏电池PV1和PV2构成一个光伏电池组,光伏电池PV2和PV3构成另一个光伏电池组。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合,以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
Claims (5)
1.一种光伏发电系统的光伏电池控制装置,包括串联的n个光伏电池,其特征在于:还包括n-1个转换器且该n个光伏电池中每相邻的两个串联光伏电池构成一个光伏电池组,每一光伏电池组均连接一个转换器;
每一转换器均包括第一可控开关、第二可控开关、第一二极管(D1)、第二二极管(D2)、第一电感(L1)、第二电感(L2)和电容(Cn),其中每一光伏电池组中第一光伏电池的自由端通过第一电感(L1)连接该第一可控开关的第一端,第二光伏电池的自由端通过第二电感(L2)连接该第二可控开关的第二端,该第一光伏电池与第二光伏电池的串联节点分别连接第一可控开关的第二端、第二可控开关的第一端,且该第一可控开关的第二端连接该第二可控开关的第一端,第一可控开关的第一端通过电容(Cn)连接第二可控开关的第二端;
所述第一二极管(D1)的正极连接该第一可控开关的第二端且负极连接该第一可控开关的第一端,所述第二二极管(D2)的正极连接该第二可控开关的第二端且负极连接该第二可控开关的第一端;
所述第一可控开关的控制端用于接收第一驱动信号,从而控制该第一可控开关的工作状态,且所述第二可控开关的控制端用于接收第二驱动信号,从而控制第二可控开关的工作状态。
2.根据权利要求1所述的光伏发电系统的光伏电池控制装置,其特征在于:所述转换器中该第一可控开关选用第一MOSFET管(S1)且该第二可控开关选用第二MOSFET管(S2),其中每一光伏电池组中第一光伏电池的自由端通过第一电感(L1)连接该第一MOSFET管(S1)的漏极,第二光伏电池的自由端通过第二电感(L2)连接该第二MOSFET管(S2)的源极,该第一光伏电池与第二光伏电池的串联节点分别连接第一MOSFET管(S1)的源极、第二MOSFET管(S2)的漏极,且该第一MOSFET管(S1)的源极连接该第二MOSFET管(S2)的漏极,第一MOSFET管(S1)的漏极通过电容(Cn)连接第二MOSFET管(S2)的源极;
所述第一二极管(D1)的正极连接该第一MOSFET管(S1)的源极且负极连接该第一MOSFET管(S1)的漏极,所述第二二极管(D2)的正极连接该第二MOSFET管(S2)的源极且负极连接该第二MOSFET管(S2)的漏极;
所述第一MOSFET管(S1)的栅极用于接收第一驱动信号,从而控制该第一MOSFET管(S1)的工作状态,且所述第二MOSFET管(S2)的栅极用于接收第二驱动信号,从而控制第一MOSFET管(S1)、第二MOSFET管(S2)的工作状态。
3.根据权利要求1或2所述的光伏发电系统的光伏电池控制装置,其特征在于:该转换器还包括第一滤波电容(C1)和第二滤波电容(C2),其中该第一滤波电容(C1)连接在光伏电池组中第一光伏电池的两端且该第二滤波电容(C2)连接在光伏电池组中第二光伏电池的两端。
4.根据权利要求1所述的光伏发电系统的光伏电池控制装置,其特征在于:当该第二光伏电池被遮蔽时控制第一可控开关以一定占空比工作,此时一部分电能从第一光伏电池流向第二光伏电池;
当该第一光伏电池被遮蔽时控制第二可控开关以一定占空比工作,此时一部分电能从第二光伏电池流向第二光伏电池。
5.根据权利要求4所述的光伏发电系统的光伏电池控制装置,其特征在于:设定该第一驱动信号的占空比为 =,为第一可控开关导通的时间,为第一驱动信号的脉冲周期;该第二驱动信号的占空比为=,其中为第二可控开关导通的时间,为第二驱动信号的脉冲周期;
由此保证光伏电池组中被遮蔽的光伏电池输出电能的同时,未被遮蔽的光伏电池输出的功率为最大输出功率。
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---|---|
CN (1) | CN102624057A (zh) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102780393A (zh) * | 2012-08-14 | 2012-11-14 | 北方工业大学 | Pv模块串联电路及其自适应能量均衡的方法 |
CN107147361A (zh) * | 2017-05-27 | 2017-09-08 | 重庆大学 | 局部遮挡情况下多光伏组件效率提升的最优控制方法 |
WO2020177204A1 (zh) * | 2019-03-04 | 2020-09-10 | 上海数明半导体有限公司 | 最大功率追踪的发电装置与系统 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101953060A (zh) * | 2006-12-06 | 2011-01-19 | 太阳能安吉科技 | 利用在直流电源的分布式电能收集系统 |
FR2959072A1 (fr) * | 2010-04-15 | 2011-10-21 | Inst Polytechnique Grenoble | Systeme de gestion d'une association serie d'elements de generation ou de stockage d'energie electrique base sur une pluralite de bras d'onduleur de tension |
-
2012
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Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101953060A (zh) * | 2006-12-06 | 2011-01-19 | 太阳能安吉科技 | 利用在直流电源的分布式电能收集系统 |
FR2959072A1 (fr) * | 2010-04-15 | 2011-10-21 | Inst Polytechnique Grenoble | Systeme de gestion d'une association serie d'elements de generation ou de stockage d'energie electrique base sur une pluralite de bras d'onduleur de tension |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
雷蕾: "光伏系统不均匀光照下最大功率点跟踪追究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库》, 1 December 2011 (2011-12-01) * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102780393A (zh) * | 2012-08-14 | 2012-11-14 | 北方工业大学 | Pv模块串联电路及其自适应能量均衡的方法 |
CN107147361A (zh) * | 2017-05-27 | 2017-09-08 | 重庆大学 | 局部遮挡情况下多光伏组件效率提升的最优控制方法 |
CN107147361B (zh) * | 2017-05-27 | 2019-04-30 | 重庆大学 | 局部遮挡情况下多光伏组件效率提升的最优控制方法 |
WO2020177204A1 (zh) * | 2019-03-04 | 2020-09-10 | 上海数明半导体有限公司 | 最大功率追踪的发电装置与系统 |
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